k8s整体架构的知识整理

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# 1，master 节点。

Master 是 Kubernetes Cluster 的大脑，运行着的 Daemon 服务有一下几个：

kube-apiserver
kube-scheduler
kube-controller-manager
etcd
Pod 网络（例如 flannel）

如图所示：

接下来就一个一个介绍如上组件的功能。

# 1，API Server（kube-apiserver）

API Server 提供 HTTP/HTTPS RESTful API，即 Kubernetes API。API Server 是 Kubernetes Cluster 的前端接口，各种客户端工具（CLI 或 UI）以及 Kubernetes 其他组件可以通过它管理 Cluster 的各种资源。

# 2，Scheduler（kube-scheduler）

Scheduler 负责决定将 Pod 放在哪个 Node 上运行。Scheduler 在调度时会充分考虑 Cluster 的拓扑结构，当前各个节点的负载，以及应用对高可用、性能、数据亲和性的需求。

# 3，Controller Manager（kube-controller-manager）

Controller Manager 负责管理 Cluster 各种资源，保证资源处于预期的状态。Controller Manager 由多种 controller 组成，包括 replication controller、endpoints controller、namespace controller、serviceaccounts controller 等。

不同的 controller 管理不同的资源。例如 replication controller 管理 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 的生命周期，namespace controller 管理 Namespace 资源。

# 4，etcd

etcd 负责保存 Kubernetes Cluster 的配置信息和各种资源的状态信息。当数据发生变化时，etcd 会快速地通知 Kubernetes 相关组件。

# 5，Pod 网络

Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案，也是 kubernetes 官方默认的一种方案。

# 2，Node 节点。

Node 是 Pod 运行的地方，Kubernetes 支持 Docker、rkt 等容器 Runtime。 Node 上运行的 Kubernetes 组件有：

kubelet
kube-proxy
Pod 网络（例如 flannel）

如图所示：

# 1，kubelet

kubelet 是 Node 的 agent，当 Scheduler 确定在某个 Node 上运行 Pod 后，会将 Pod 的具体配置信息（image、volume 等）发送给该节点的 kubelet，kubelet 根据这些信息创建和运行容器，并向 Master 报告运行状态。

# 2，kube-proxy

service 在逻辑上代表了后端的多个 Pod，外界通过 service 访问 Pod。service 接收到的请求是如何转发到 Pod 的呢？这就是 kube-proxy 要完成的工作。

每个 Node 都会运行 kube-proxy 服务，它负责将访问 service 的 TCP/UPD 数据流转发到后端的容器。如果有多个副本，kube-proxy 会实现负载均衡。

# 3，Pod 网络

Pod 要能够相互通信，Kubernetes Cluster 必须部署 Pod 网络，flannel 是其中一个可选方案。

# 3，集群架构。

将如上讲解的架构汇总起来，组成一个集群，就是 k8s 集群了，我们先看一张集群完整架构图：

这里在 k8s-master 上也加有 kubelet 和 kube-proxy ，是因为在 k8s 集群中，master 既可以作为管理节点，也能够担任 work 节点。

有时部署的时候也可能将 Scheduler 等控制组件部署在 node 节点，这是为了高可用着想，如此一来，集群每个节点都是 master，同时也都是 node，任意一个节点出了问题，都能够被一些高可用的方案，所避免服务的宕机。

# 4，通过实例理解架构工作流程

现在来通过构建一个实例，来理解整个集群工作的流程。

执行如下命令：

kubectl run nginx-ds --image=nginx --replicas=2

等待一段时间，可以查看一下部署成功：

$kubectl get pod -o wide
NAME                                READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP            NODE
nginx-ds-fbx76                      1/1       Running   0          2d        172.30.84.2   kube-node1
nginx-ds-jbjzg                      1/1       Running   0          2d        172.30.8.2    kube-node2

1
2
3
4

Kubernetes 部署了 deployment nginx-ds，有两个副本 Pod，分别运行在 kube-node1 和 kube-node2。

详细部署流程如图所示：